写一个C++ 程序,在时间复杂度为O(n)的情况下,找到哈夫曼树中两个最小的权
时间: 2024-12-21 08:23:59 浏览: 9
在C++中,要找到哈夫曼树(Huffman Tree)中两个最小的权值节点,首先需要构建哈夫曼树并存储其结构信息。由于哈夫曼树是通过贪心算法自底向上构造的,每个非叶节点总是由两个权值最小的子节点合并而成。因此,我们可以设计一个优先队列(通常使用最小堆)来辅助查找操作。
以下是一个简单的C++程序示例,假设我们有一个`Node`类表示哈夫曼树的节点,包含权值和左、右子节点:
```cpp
#include <iostream>
#include <queue>
struct Node {
int weight;
Node* left, *right;
};
// 插入节点到最小堆
void insert(Node** heap, const Node& node) {
std::priority_queue<Node*, std::vector<Node*>, std::greater<Node*>> h;
h.push(&node);
while (!h.empty()) {
Node* min_node = h.top();
h.pop();
if (min_node->left == nullptr) {
(*heap)[0] = min_node; // 更新根节点为当前最小节点
break;
}
h.push(min_node->left);
h.push(min_node->right);
}
}
// 返回堆顶的最小节点
Node* findMin(Node** heap) {
return (*heap)[0];
}
int main() {
Node* nodes[] = { ... }; // 哈夫曼树的所有节点数组
int n = sizeof(nodes) / sizeof(Node);
// 构建最小堆并插入所有节点
for (int i = 0; i < n; ++i)
insert(heap, nodes[i]);
// 找到并返回两个最小的节点
Node* smallest1 = findMin(heap);
Node* smallest2 = findMin(heap); // 由于堆保证了每次取出都是最小,第二次取也是最小
// 输出结果
std::cout << "Two smallest weights are: " << smallest1->weight << " and " << smallest2->weight << "\n";
return 0;
}
```
在这个程序中,时间复杂度为O(n log k),其中n是节点数,k是在最坏情况下的叶子节点个数。因为每次从堆中弹出最小元素,堆操作的时间复杂度是O(log k)。整个过程需要执行n次,所以总的时间复杂度是O(n log k)。如果哈夫曼树本身就是完全二叉树,则k = n/2,此时时间复杂度降为O(n)。
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